JP2009538854A - Isolated natural natural collagen - Google Patents
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Abstract
本発明は、単離されたコラーゲン、コラーゲン含有組織からコラーゲンを製造及び単離する方法並びに単離されたコラーゲンをバイオマトリックス中で、試験管内テスト系、組織代用物又は臓器代用物として使用することに関する。このコラーゲンは尿素で抽出される。 The present invention relates to isolated collagen, a method for producing and isolating collagen from collagen-containing tissue, and the use of the isolated collagen in a biomatrix as an in vitro test system, tissue substitute or organ substitute About. This collagen is extracted with urea.
Description
本発明は、単離されたコラーゲン、コラーゲン含有組織からコラーゲンを製造しかつ単離する方法、並びに単離されたコラーゲンを、バイオマトリックス中で、試験管内−テスト系、組織代用物又は臓器代用物として使用することに関する。 The present invention relates to isolated collagen, a method for producing and isolating collagen from collagen-containing tissues, and the isolated collagen in a biomatrix, in vitro-test system, tissue substitute or organ substitute. Related to using as.
背景技術
細胞培養のための細胞外マトリックス(ECM)又は担体構造体、いわゆるバイオマトリックスは、通常、単離されたコラーゲンから、即ちコラーゲン含有組織から単離されたマトリックス蛋白質から製造される。特に再生医学で、このようなバイオマトリックスは重要な役割を演じている。この場合に、いわゆる組織工学は、病気の、脱落又は消失してしまった組織−又は臓器機能を保持する又は置換する目的を有している。そのために通常は、生体外で組織−又は臓器構造体が培養され、この際、既成の担体構造体又はバイオマトリックス上に少なくとも1つの組織特異性細胞タイプが接種され、引き続き培養される。バイオマトリックス及びその上で培養された細胞は、組織−又は臓器等価物又は−代用物を形成する。
Background Art Extracellular matrix (ECM) or carrier structures for cell culture, so-called biomatrix, are usually produced from isolated collagen, ie from matrix proteins isolated from collagen-containing tissues. Such biomatrix plays an important role, especially in regenerative medicine. In this case, so-called tissue engineering has the purpose of preserving or replacing diseased, missing or lost tissue- or organ function. For this purpose, tissue- or organ structures are usually cultured in vitro, in which at least one tissue-specific cell type is inoculated on a pre-made carrier structure or biomatrix and subsequently cultured. The biomatrix and the cells cultured thereon form a tissue-or organ equivalent or substitute.
組織特異性機能の実現化のためには、バイオマトリックス上に施与された細胞が、マトリックス蛋白質を再生又はこれを新たに形成することが必要である。このような担体構造体上で細胞を好結果で培養するためには、できるだけ本来の(native)又は天然に等しい(natureidentisch)特性を有するマトリックス蛋白質が存在することが重要である。 In order to realize a tissue-specific function, it is necessary for cells applied on the biomatrix to regenerate or newly form a matrix protein. In order to successfully cultivate cells on such a carrier structure, it is important that a matrix protein having a native or natural identity characteristic exists as much as possible.
公知のバイオマトリックスは、大抵、新たに調整されたコラーゲン含有組織から、例えば皮膚又は腱から抽出され、即ち単離されたコラーゲンから製造される。 Known biomatrixes are usually produced from freshly prepared collagen-containing tissue, eg extracted from skin or tendon, ie from isolated collagen.
公知の抽出法は、酢酸水を用いる抽出である。慣用の抽出プロトコルでは、酢酸が0.1%〜500ミリモル/lの濃度で使用される。コラーゲン含有組織、例えばラットの尾腱(RTT)からコラーゲンを抽出するために、この組織を酢酸と共に20時間〜7日間にわたり通常は室温で撹拌する。このコラーゲン溶液の高い粘度に基づき、抽出フラクシヨン中のコラーゲンの最終濃度が限定されることは欠点である。特に、抽出されたマトリックス蛋白質の本来の構造は、インキュベーシヨンの間に酢酸による酸性加水分解及び通常存在する蛋白質分解酵素による酵素消化に基づき攻撃され、この場合にマトリックス蛋白質が部分的又は完全に変性されることが欠点である。従って、当初の本来のコラーゲン構造の引き続く再生及びマトリックス蛋白質の生物学的機能の再構成は限定されている。酢酸抽出により単離され、部分的に変性されたマトリックス蛋白質が引き続き凍結乾燥される場合には、凍結乾燥物の使用下に再形成されたコラーゲン生成物の特性は、本来のコラーゲンから著しく偏り、組織特異性細胞の培養のためのその使用を著しく制限している。更に、酢酸抽出を用いて単離されたマトリックス蛋白質から製造されたバイオマトリックスは、更なる欠点、例えば制御不能な(大抵は一次元的な縦方向の)収縮を示す。 A known extraction method is extraction using acetic acid water. In conventional extraction protocols, acetic acid is used at a concentration of 0.1% to 500 mmol / l. In order to extract collagen from collagen-containing tissues such as rat tail tendons (RTT), the tissues are agitated with acetic acid for 20 hours to 7 days, usually at room temperature. It is a drawback that the final concentration of collagen in the extraction fraction is limited based on the high viscosity of this collagen solution. In particular, the original structure of the extracted matrix protein is attacked during the incubation based on acid hydrolysis with acetic acid and enzymatic digestion with proteolytic enzymes normally present, in which case the matrix protein is partially or completely denatured. It is a drawback. Therefore, the subsequent regeneration of the original native collagen structure and the reconstitution of the biological function of the matrix protein are limited. When the matrix protein isolated and partially denatured by acetic acid extraction is subsequently lyophilized, the properties of the collagen product reconstituted using the lyophilizate are significantly biased from the original collagen, Its use for the culture of tissue specific cells is severely limited. Furthermore, biomatrix produced from matrix proteins isolated using acetic acid extraction exhibits further disadvantages, such as uncontrollable (usually one-dimensional longitudinal) shrinkage.
このような公知方法で製造されたバイオマトリックスを試験管内テスト系のため、例えば新規作用物質の試験のために使用することは、著しく制限されている。それというのもこの培養された細胞は、変性されたマトリックス蛋白質の存在に基づき、生体内−又は自然位置−状態に比べて屡々不利に変じられた生理学的及び病態学的特性及び細胞機能を展開するからである。従って試験管内テスト結果の伝達性はより困難になる。 The use of biomatrix produced by such known methods for in vitro test systems, for example for the testing of new agents, is significantly limited. This is because the cultured cells develop physiological and pathological properties and cellular functions that are often adversely altered compared to in vivo or natural location-states due to the presence of denatured matrix proteins. Because it does. Therefore, the transferability of in-vitro test results becomes more difficult.
改良された、即ち充分に天然に等しい単離されたコラーゲン及びそれから製造される技術水準の欠点を有しないバイオマトリックスを簡単に得るための選択的及び改良された手段及び方法への要求が存在する。 There is a need for selective and improved means and methods for easily obtaining improved, i.e., sufficiently natural, isolated collagen and biomatrix produced therefrom without the disadvantages of the state of the art. .
発明が解決しようとする課題
本発明の根底にある技術的課題は、主に、コラーゲン含有組織からコラーゲン又はマトリックス蛋白質を製造、取得又は単離するための方法及び手段を提供することにあり、この際、単離されたコラーゲンは、高割合の、天然に等しい構造を有するマトリックス蛋白質を有する。これに結びついているもう一つの技術的課題は、臓器−又は組織代用物又は−等価物又は試験管内テスト系の製造のために好適である、改良されたバイオマトリックスを提供することである。これに結びついているもう一つの技術的課題は、感染の分析及び診断のため並びに変性された又は遺伝学的に変じられたヒト又は動物細胞の研究及び試験のための試験管内テスト系、技術水準の前記の欠点を克服する診断剤及び治療剤を提供することにある。
The technical problem underlying the present invention is mainly to provide a method and means for producing, obtaining or isolating collagen or matrix protein from collagen-containing tissue. In this case, isolated collagen has a high proportion of matrix proteins having a structure that is naturally equivalent. Another technical challenge associated with this is to provide an improved biomatrix that is suitable for the production of organ- or tissue substitutes or equivalents or in vitro test systems. Another technical challenge linked to this is the in vitro test system, the state of the art for analysis and diagnosis of infection and for the study and testing of denatured or genetically altered human or animal cells. It is an object of the present invention to provide a diagnostic agent and a therapeutic agent that overcome the above-mentioned drawbacks.
この根底にある技術的課題は、特許請求の範囲1の特徴による、コラーゲン含有組織からのコラーゲン又はコラーゲンマトリックス蛋白質を単離する方法によって本質的に解決される。 This underlying technical problem is essentially solved by a method for isolating collagen or collagen matrix proteins from collagen-containing tissue according to the features of claim 1.
本発明によれば、コラーゲン含有組織から、工程(a)でコラーゲン含有繊維を単離し、後続の工程(b)でこの単離されたコラーゲン含有繊維を、尿素を5〜15モル/l、特に7〜12モル/l、特別好ましくは約9モル/lの濃度で含有している尿素水溶液中でインキュベートして、この際に又はこれによって、コラーゲン含有フラクシヨンを繊維から遊離させ、溶出させる。本発明による引き続く工程(c)で、繊維−及び組織残分から溶解コラーゲン含有フラクションを分離すると、コラーゲン含有水溶液が得られる。有利にはもう一つの工程(d)で、コラーゲン含有フラクションから尿素を分離し、かつ有利にはもう一つの工程(e)で、尿素の除かれたコラーゲン含有フラクシヨンを好ましくは緩衝液中で復元させると、復元され、単離されたコラーゲンが水溶液中で得られる。 According to the present invention, collagen-containing fibers are isolated from the collagen-containing tissue in step (a), and in the subsequent step (b), the isolated collagen-containing fibers are treated with 5-15 mol / l of urea, in particular Incubation in an aqueous urea solution containing a concentration of 7-12 mol / l, particularly preferably about 9 mol / l, releases or elutes the collagen-containing fraction from the fibers during or by this. In the subsequent step (c) according to the present invention, when the dissolved collagen-containing fraction is separated from the fiber and tissue residue, a collagen-containing aqueous solution is obtained. Advantageously, in another step (d), urea is separated from the collagen-containing fraction, and advantageously in another step (e), the urea-free collagen-containing fraction is restored, preferably in a buffer. When recovered, reconstituted and isolated collagen is obtained in an aqueous solution.
従って本発明は、単離されたコラーゲン含有繊維を、実質的に高濃度の尿素溶液と共に一定時間インキュベートして、この際に、コラーゲンマトリックス蛋白質を組織から溶出させることも意図している。意外にも本発明による抽出により、尿素の分離の後に水性緩衝液中でほぼ完全に復元させることのできるもっぱら天然に等しいマトリックス蛋白質の単離が可能となる。本発明により単離されたコラーゲンフラクシヨンの円二色性−分光法(DC)は、天然コラーゲンの典型的ないわゆる「三重らせん」構造を証明し、これは、DC−分光写真で特別に217〜227nmの負の吸収帯及び場合による200nm付近の弱い負の吸収帯によって特徴付けられている。本発明により単離されたコラーゲンフラクシヨンのUV−スペクトル検査(UV)も、213nmでのヒスチジンの特徴的アミノ酸−シグネチャを示し、これは同様に無傷の本来の蛋白質構造を示している。従って、UVは、屡々不利な交叉反応を示す公知の抗体試験を使用する必要なしに、コラーゲンマトリックス蛋白質の簡単な定性のためにも極めて好適である。従って、本発明のもう1つの課題は、コラーゲンもしくはコラーゲンマトリックス蛋白質を単離する方法でもあり、ここでは、コラーゲンの濃度測定がUVによって行われる。 Accordingly, the present invention also contemplates incubating the isolated collagen-containing fibers with a substantially high concentration of urea solution for a period of time, thereby eluting the collagen matrix protein from the tissue. Surprisingly, the extraction according to the invention makes it possible to isolate a matrix protein which is essentially equivalent to nature and can be almost completely reconstituted in aqueous buffer after separation of urea. The circular dichroism-spectroscopy (DC) of the collagen fraction isolated according to the present invention proves the typical so-called “triple helix” structure of natural collagen, which is specifically 217 in DC-spectrophotographs. It is characterized by a negative absorption band of ˜227 nm and possibly a weak negative absorption band around 200 nm. The UV-spectral examination (UV) of the collagen fraction isolated according to the present invention also shows the characteristic amino acid signature of histidine at 213 nm, which also shows the intact native protein structure. UV is therefore also very suitable for the simple qualification of collagen matrix proteins, without the need to use known antibody tests that often show adverse cross-reactions. Therefore, another subject of the present invention is also a method for isolating collagen or collagen matrix protein, where the concentration of collagen is measured by UV.
有利に、本発明により単離されたコラーゲンを用いてバイオマトリックス及びこれから組織−又は臓器代用物又は−等価物又は、殊に1次元的収縮の公知欠点をもはや示さない試験管内テスト系を得ることができる。組織特異性細胞の増殖及びバイオマトリックスからの細胞によるマトリックスの新合成が、改良されて又は少なくとも公知方法で得られるバイオマトリックスと同程度に行われる。 Advantageously, the collagen isolated according to the invention is used to obtain a biomatrix and from this a tissue- or organ substitute or equivalent, or in particular an in vitro test system which no longer exhibits the known disadvantages of one-dimensional contraction. Can do. The growth of tissue-specific cells and the new synthesis of the matrix by the cells from the biomatrix takes place to the same extent as the biomatrix improved or at least obtained by known methods.
この方法の好ましい1実施形で使用される、コラーゲン含有組織(これから工程(a)でコラーゲン含有繊維が単離される)は、ラットの尾から単離されたラットの尾腱である。1変法では、コラーゲン含有組織は、無細胞化された(azellularisierter)豚小腸が有利である。 The collagen-containing tissue (from which collagen-containing fibers are isolated in step (a)) used in one preferred embodiment of this method is the rat's tail tendon isolated from the rat's tail. In one variant, the collagen-containing tissue is advantageously an azellarisierter porcine small intestine.
工程(b)で、尿素溶液をコラーゲン含有繊維と一緒に撹拌するのが好ましい。工程(b)で、コラーゲン含有繊維を尿素溶液と一緒に、12〜36時間、特別好ましくは約24時間、有利には撹拌下にインキュベートして、コラーゲン含有フラクシヨンを特別有効に繊維から溶出させることが有利である。 In step (b), the urea solution is preferably stirred together with the collagen-containing fibers. In step (b), the collagen-containing fibers are incubated with the urea solution for 12-36 hours, particularly preferably about 24 hours, advantageously under agitation, to elution collagen-containing fractions from the fibers particularly effectively. Is advantageous.
工程(c)で、溶解されたコラーゲン含有フラクシヨンを、繊維−及び組織残分から機械的分離法により自体公知の方法で、好ましくは遠心によって分離するのが有利である。もうひとつの好ましい変法では、選択的に又は付加的に濾過によって分離する。 In step (c), it is advantageous to separate the dissolved collagen-containing fraction from the fiber and tissue residues in a manner known per se by mechanical separation, preferably by centrifugation. In another preferred variant, the separation is carried out selectively or additionally by filtration.
特定の使用分野のためには、工程(c)で、ゲル濾過を用いる分別によって溶解されたコラーゲン含有フラクシヨンを分離し、かつ場合によっては完全に分離することが適切である。引き続き場合によっては複数の分離されたコラーゲンフラクシヨンを合一させることができる。当業者はこうして、それぞれの使用分野のために好適な及び/又は組織特異的なマトリック蛋白質の組成物を選択することができる。 For the particular field of use, it is appropriate in step (c) to separate and in some cases completely separate the collagen-containing fractions dissolved by fractionation using gel filtration. Subsequently, in some cases, a plurality of separated collagen fractions can be combined. One skilled in the art can thus select a suitable and / or tissue specific matrix protein composition for each field of use.
単離されたコラーゲン含有フラクシヨン又は分別により分離されたコラーゲンフラクシヨンは有利に分析法に供される。マトリックス蛋白質の特徴付けは、好ましくはDCによって行なう。もう一つの好ましい変法では、この特徴付けを選択的に又は付加的にUVによって行う。もう一つの好ましい変法では、この特徴付けを、選択的又は付加的にESI−MS/MSによって行う。もう一つの好ましい変法では、この特徴付けを、選択的又は付加的にMALDI−TOF/TOFによって行う。蛋白質フラクシヨンは、自体公知の方法で1次元又は2次元ゲル電気泳動、等電点電気泳動及び/又はSDS−PAGEによって分離及び単離することができる。 The isolated collagen-containing fraction or the collagen fraction separated by fractionation is advantageously subjected to analytical methods. The characterization of the matrix protein is preferably performed by DC. In another preferred variant, this characterization is performed selectively or additionally by UV. In another preferred variant, this characterization is performed selectively or additionally by ESI-MS / MS. In another preferred variant, this characterization is performed selectively or additionally by MALDI-TOF / TOF. Protein fractions can be separated and isolated by one-dimensional or two-dimensional gel electrophoresis, isoelectric focusing and / or SDS-PAGE by methods known per se.
溶液中に含有されている尿素をコラーゲン含有フラクシヨンから分離するために、工程(d)でグラジエント透析(Gradientendialyse)を実施することが有利である。この場合には、冷時に、即ち好ましくは0〜約10℃、好ましくは約4℃の温度で、4〜12日の期間、有利には7日間透析することが有利である。水に対する透析が有利である。このようにして製造された水性コラーゲン溶液は、有利に約3〜約8mg/lのコラーゲン濃度を有する。 In order to separate the urea contained in the solution from the collagen-containing fraction, it is advantageous to carry out a gradient dialysis in step (d). In this case, it is advantageous to dialyze in the cold, ie preferably at a temperature of 0 to about 10 ° C., preferably about 4 ° C., for a period of 4 to 12 days, advantageously 7 days. Dialysis against water is advantageous. The aqueous collagen solution thus produced preferably has a collagen concentration of about 3 to about 8 mg / l.
本発明の1変法では、透析されたフラクシヨンを特定のコラーゲン含分になるまで、有利には2又は3倍濃縮させる。得られるこの濃縮物は、特に引き続くSDS−PAGEでの分離のため、更なる特徴付けのため並びに沸騰安定なバイオマトリックスの製造のために好適である。 In one variant of the invention, the dialyzed fraction is advantageously concentrated 2 or 3 times to a specific collagen content. This resulting concentrate is particularly suitable for further separation on SDS-PAGE, for further characterization and for the production of a boil-stable biomatrix.
引き続きコラーゲンフラクシヨンを、更なる工程(e)で、燐酸緩衝塩溶液(PBS)又は類似の媒体又は緩衝液系中で復元させるのが好ましい。この復元によって、マトリックス蛋白質は、本質的に全ての自然の特性及び本来の構造パラメータを再展開するので、改良されたバイオマトリックスの製造のために使用することができる。 The collagen fraction is then preferably reconstituted in a further step (e) in a phosphate buffered saline solution (PBS) or similar medium or buffer system. This restoration allows the matrix protein to be used for the production of an improved biomatrix since it essentially re-deploys all natural properties and original structural parameters.
本発明の目的物は、本発明の方法を用いて製造可能であるか又はその方法により製造される単離されたコラーゲンでもある。本発明により得られる水性コラーゲン溶液は、高割合の変性されていない本来のコラーゲンを水性媒体中に、特に溶液中の合計コラーゲンを、≧50%、殊に≧60%、≧70%、≧80%、≧90%、特に≧99%の割合で含有している。このようなコラーゲンは、特に円二色−分光法で三重らせん−構造の特徴的な三重らせん−シグネチャ(Signatur)を有する(前記参照)。 The object of the present invention is also an isolated collagen that can be produced by the method of the present invention or is produced by the method. The aqueous collagen solution obtained according to the invention has a high proportion of undenatured native collagen in the aqueous medium, in particular the total collagen in the solution ≧ 50%, in particular ≧ 60%, ≧ 70%, ≧ 80 %, ≧ 90%, particularly ≧ 99%. Such collagen has a triple helix-signature characteristic triple helix-signature, especially in circular dichroism-spectroscopy (see above).
本発明のもう一つの好ましい実施形で、得られたコラーゲン含有フラクシヨン水溶液を凍結乾燥させると、貯蔵可能な乾燥コラーゲン製品が得られる。こうして得られた凍結乾燥コラーゲンに引き続き水又は適当な媒体を加えると、有利にコラーゲンの殆ど完全に本来の3次元構造を生じる。凍結乾燥による天然由来の三重らせん−構造の破壊は起こらない。本発明のもう一つの目的物は、本発明によって得られる凍結乾燥されたコラーゲンでもある。そのために、水性コラーゲンフラクシヨンを自体公知の方法で凍結乾燥させると、貯蔵可能な乾燥コラーゲン製品が得られる。溶液を、凍結状態で、例えば−10℃〜−80℃、特に約−20℃で中間的に貯蔵することも当然可能である。 In another preferred embodiment of the present invention, the resulting collagen-containing fraction aqueous solution is lyophilized to provide a storable dry collagen product. Subsequent addition of water or a suitable medium to the lyophilized collagen thus obtained advantageously results in almost completely the original three-dimensional structure of the collagen. There is no destruction of the natural triple helix-structure by lyophilization. Another object of the invention is also lyophilized collagen obtained according to the invention. Therefore, when the aqueous collagen fraction is freeze-dried by a method known per se, a storable dry collagen product is obtained. It is of course also possible to store the solution in the intermediate state in the frozen state, for example at -10 ° C to -80 ° C, in particular at about -20 ° C.
本発明のもう一つの課題は、バイオマトリックスを製造する方法であり、この方法は、先ず本発明方法の工程(a)〜(e)を実施し、これによりコラーゲン水溶液又はコラーゲン含有フラクシヨンを生じさせ、もう一つの工程(f)で、得られたコラーゲン溶液と細胞培養培地又は類似物とを2:1〜1:2、有利に1:1の割合で混合して、コラーゲン含有マトリックス前駆溶液を生じさせる。この溶液のコラーゲン含分は、有利に溶液1ml当たりコラーゲン3〜8mg、好ましくは溶液1ml当たりコラーゲン5〜7mgである。もう一つの工程(g)で、こうして得られたマトリックス前駆溶液を、有利に高められた温度、好ましくは21℃〜37℃でゲル化して、コラーゲン含有バイオマトリックスにする。このコラーゲンゲルは、本発明により得られる凍結乾燥コラーゲン製品の溶解によっても得られる。 Another subject of the present invention is a method for producing a biomatrix, which first carries out steps (a) to (e) of the method of the present invention, thereby producing an aqueous collagen solution or a collagen-containing fraction. In another step (f), the resulting collagen solution and cell culture medium or the like are mixed in a ratio of 2: 1 to 1: 2, preferably 1: 1, to obtain a collagen-containing matrix precursor solution. Cause it to occur. The collagen content of this solution is advantageously 3-8 mg of collagen per ml of solution, preferably 5-7 mg of collagen per ml of solution. In another step (g), the matrix precursor solution thus obtained is gelled at an advantageously elevated temperature, preferably 21 ° C. to 37 ° C., into a collagen-containing biomatrix. This collagen gel can also be obtained by dissolving the freeze-dried collagen product obtained according to the present invention.
従って本発明のもう一つの目的物は、前記の方法で製造可能であるか又はそれを用いて好ましく製造されるバイオマトリックスでもある。本発明のもう一つの目的物は、本発明の方法を用いて単離されたコラーゲンを含有しているか又は好ましくこれから成っているバイオマトリックスでもある。本発明は特に、培養法で使用するための、例えば、特定の1組織タイプの細胞又は複数組織タイプの細胞を培養するためのゲル状のバイオマトリックスに関する。本発明により意図されているバイオマトリックス及びその中で培養された細胞の組み合わせを、試験管内組織−又は臓器テスト系の製造のために使用することができる。 Therefore, another object of the present invention is a biomatrix that can be produced by the above-described method or that is preferably produced using the same. Another object of the invention is also a biomatrix containing or preferably consisting of collagen isolated using the method of the invention. The present invention particularly relates to a gel-like biomatrix for use in culture methods, for example, for culturing cells of a specific tissue type or cells of multiple tissue types. The combination of biomatrix contemplated by the present invention and cells cultured therein can be used for the production of in vitro tissue- or organ test systems.
「バイオマトリックス」とは、コラーゲン、細胞培養培地、緩衝液及び場合により血清を含有しているゲル構造体であると理解される。好ましい細胞培養培地は、DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle Medium)及びM199である。好ましい緩衝液系は、Hepes−緩衝液である。血清としては、胎児牛血清(FCS)又はヒトの殊に自家血清(autologes Serum)が有利に使用される。好ましい実施形で、細胞培養培地、緩衝液及び血清からの溶液のpH−値は、7.5〜8.5、例えば7.6〜8.2、殊に7.8である。もちろん、このバイオマトリックスは使用分野に応じて、更なる要素、例えば成長因子、プロテオグリカン、グルコサミングリカン、接着剤、抗生物質、選択剤及び他の細胞外マトリックス成分を含有することができる。 “Biomatrix” is understood to be a gel structure containing collagen, cell culture medium, buffer and optionally serum. Preferred cell culture media are DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) and M199. A preferred buffer system is Hepes-buffer. As serum, fetal bovine serum (FCS) or human, especially autologes Serum, is advantageously used. In a preferred embodiment, the pH value of the solution from the cell culture medium, buffer and serum is 7.5 to 8.5, for example 7.6 to 8.2, in particular 7.8. Of course, depending on the field of use, the biomatrix can contain further elements such as growth factors, proteoglycans, glucosam licans, adhesives, antibiotics, selective agents and other extracellular matrix components.
細胞含有バイオマトリックスの製造のために、有利に数倍(x−倍)濃縮された細胞培養培地、血清及び緩衝液に、前培養された細胞を加えるのが有利であり、この際、1ml当たり細胞1〜2×105個、好ましくは1ml当たり細胞1.5×105個を使用するのが有利である。引き続き、例えば1:2〜2:1の割合で、本発明により得られるコラーゲン溶液と、0〜10℃、殊に4℃の冷時に混合させる。コラーゲン溶液と細胞懸濁液(緩衝液、血清、細胞、培養培地)との混合割合(容量)は、1:1であるのが有利であり、ここでx−倍濃縮ゲル溶液の場合には、特にコラーゲン溶液対ゲル溶液の量比は(x−1):1が好ましい。引き続き懸濁液を、培養容器中にピペット導入し、高めた温度、特に37℃でのゲル化(これは通常、数分かかる)の後に、培地で上層する(液中培養)。このバイオマトリックスを例えば2日間培養することができる。引き続き、なお他の組織タイプの付加的細胞をその上に接種し、培養することができる。 For the production of a cell-containing biomatrix, it is advantageous to add the precultured cells to cell culture medium, serum and buffer, preferably several times (x-fold) concentrated, per ml It is advantageous to use 1-2 × 10 5 cells, preferably 1.5 × 10 5 cells per ml. Subsequently, it is mixed, for example in a ratio of 1: 2 to 2: 1, with the collagen solution obtained according to the invention when cold at 0 to 10 ° C., in particular at 4 ° C. The mixing ratio (volume) of the collagen solution and the cell suspension (buffer, serum, cells, culture medium) is advantageously 1: 1, where in the case of x-fold concentrated gel solutions In particular, the amount ratio of the collagen solution to the gel solution is preferably (x-1): 1. Subsequently, the suspension is pipetted into a culture vessel and gelled at an elevated temperature, in particular 37 ° C. (this usually takes several minutes) and then overlaid with culture medium (in-water culture). This biomatrix can be cultured for 2 days, for example. Subsequently, additional cells of still other tissue types can be seeded and cultured thereon.
本発明の好ましい1実施形には、動物又はヒト細胞の増殖のため及び3次元的動物又はヒトの試験管内組織−又は臓器テスト系の製造のための、3次元的ゲル状バイオマトリックス中での動物又はヒトの細胞の培養が包含される。本発明による組織−又は臓器テスト系を用いて得られる結果は、動物検査で得られる結果よりもより強力に表現でき、かつヒトへの良好な伝達性を保証することができる。本発明の更なる目的物は、本発明によるバイオマトリックス並びに生組織細胞、殊に有利にバイオマトリックス中及びその上で又はその中又はその上で培養された組織特異性細胞を含有している、組織等価物又は−代用物でもある。本発明の目的物は、本発明によるバイオマトリックス並びに生組織細胞、殊に、有利にバイオマトリックス中及びその上又はその中又はその上で培養された臓器特異性細胞を含有している、臓器等価物又は−代用物でもある。特別好ましい1実施形で本発明には、真皮等価物及び表皮等価物から成る3次元的ヒト試験管内皮膚等価物の製造のための、このバイオマトリックス中でのヒト真皮繊維芽細胞の培養も包含される。 A preferred embodiment of the present invention includes a three-dimensional gel-like biomatrix for the growth of animal or human cells and for the production of three-dimensional animal or human in vitro tissue- or organ test systems. Animal or human cell culture is included. The results obtained using the tissue- or organ test system according to the invention can be expressed more strongly than the results obtained in animal examinations and ensure good transmission to humans. A further object of the invention comprises the biomatrix according to the invention and living tissue cells, particularly preferably tissue-specific cells cultured in and on or in the biomatrix, It is also a tissue equivalent or a substitute. The object of the invention is an organ equivalent comprising a biomatrix according to the invention and living tissue cells, in particular an organ-specific cell which is preferably cultured in and on or in the biomatrix. Or a substitute. In one particularly preferred embodiment, the present invention also includes the cultivation of human dermal fibroblasts in this biomatrix for the production of a three-dimensional human in vitro skin equivalent consisting of a dermal equivalent and an epidermal equivalent. Is done.
「細胞の培養」とは、特に好適な環境中での、例えば物質代謝出発物質及び−生成物の供給及び搬出下に試験管内で行われる、細胞の、例えば繊維芽細胞の組織典型的な生活機能の維持であると理解され、殊に細胞の増殖も包含される。本発明との関連で、真皮繊維芽細胞とは、当然、殊に真皮中に存在する又は遺伝学的に変じられた繊維芽細胞又はその前駆体であると理解される。繊維芽細胞は、真皮繊維細胞の前駆物である。繊維芽細胞は、動物又はヒト由来であってよく:組織から新たに単離された細胞又は原発性又は遺伝学的に変じられた又は形質転換された細胞系の細胞、例えばWI−38、NIH/3T3、MRC−5であることができる。このバイオマトリックスは、培養すべき繊維芽細胞及びバイオマトリックス1ml当たりコラーゲン2〜5mg、有利に3.5〜4.5mgの濃度で、本発明により得られるコラーゲン溶液から新たに構成されたコラーゲン骨格を有している。このコラーゲン骨格は、本発明により得られ、有利に細胞不含のコラーゲンの溶液から得られ、この際、コラーゲン溶液の蛋白質濃度は有利に5〜7mg/mlである。例えば繊維芽細胞−含有バイオマトリックスの製造のために、コラーゲン溶液に、冷時に、有利には4℃で、特に5倍濃縮された細胞培養培地、緩衝液、有利にHepes−緩衝液、血清、特に胎児牛血清(FCS)及びコンドロイチン−(4/6)−硫酸塩及び特に約1.5×105/mlの濃度の繊維芽細胞を含有している細胞溶液又は−懸濁液を添加し、かつ良好に混合する。この混合物は、例えば温度を室温まで又は37℃まで高めることにより、約2分間でゲル化される。このゲル化の後に、このゲル上にフィブロネクチンを加えるのが有利である。フィブロネクチンは、巨大分子、例えばコラーゲンへの細胞の結合及び隣接細胞への接着を促進する。コラーゲンゲル中での繊維芽細胞の引き続く培養は、特に液中培養(ここでは、細胞が培養液で覆われる)で行うのが有利である。繊維芽細胞を含有しているバイオマトリックス上に細胞培養培地を上層し、37℃及びCO25%で、標準条件下に自体公知の方法で培養する。 “Culture of cells” means the typical life of cells, eg fibroblast tissue, carried out in a particularly suitable environment, eg in vitro with the supply and removal of substance metabolism starting materials and products. It is understood that the function is maintained, and in particular includes cell proliferation. In the context of the present invention, dermal fibroblasts are naturally understood in particular as fibroblasts or precursors thereof which are present in the dermis or genetically altered. Fibroblasts are precursors of dermal fiber cells. Fibroblasts may be of animal or human origin: cells freshly isolated from tissue or cells of primary or genetically altered or transformed cell lines, such as WI-38, NIH / 3T3, MRC-5. This biomatrix comprises a collagen skeleton newly composed from the collagen solution obtained according to the invention at a concentration of 2-5 mg, preferably 3.5-4.5 mg of collagen per ml of bioblast and cells to be cultured. Have. This collagen skeleton is obtained according to the invention and is preferably obtained from a cell-free collagen solution, wherein the protein concentration of the collagen solution is preferably 5-7 mg / ml. For example, for the production of a fibroblast-containing biomatrix, the collagen solution is cooled, preferably at 4 ° C., in particular 5 times concentrated cell culture medium, buffer, preferably Hepes-buffer, serum, In particular a cell solution or suspension containing fetal bovine serum (FCS) and chondroitin- (4/6) -sulfate and in particular fibroblasts at a concentration of about 1.5 × 10 5 / ml is added. And mix well. This mixture is gelled in about 2 minutes, for example by raising the temperature to room temperature or to 37 ° C. It is advantageous to add fibronectin onto the gel after this gelation. Fibronectin promotes cell binding to macromolecules such as collagen and adhesion to neighboring cells. The subsequent culturing of fibroblasts in the collagen gel is particularly advantageously carried out in a submerged culture (here the cells are covered with a culture medium). A cell culture medium is overlaid on a biomatrix containing fibroblasts and cultured in a manner known per se under standard conditions at 37 ° C. and 5% CO 2 .
本発明の有利な1実施形では、バイオマトリックス中で培養された繊維芽細胞を、再びバイオマトリックスから溶出させ、かつ場合によっては改めてバイオマトリックス中に入れることができ、この際、細胞は溶出の後に、その特異的物質代謝能及びその分化状態を失わない。従って本発明の方法は、バイオマトリックス中での繊維芽細胞の中間培養を実施することも可能である。従って本発明の方法は、繊維芽細胞の低い出発量で、真皮等価物及び/又は皮膚等価物の製造のために充分な細胞物質を利用できることのできる利点を提供する。 In one advantageous embodiment of the invention, the fibroblasts cultured in the biomatrix can be eluted from the biomatrix again and possibly again into the biomatrix, where the cells are eluted. Later, it does not lose its specific substance metabolic capacity and its differentiation state. Therefore, the method of the present invention can also carry out an intermediate culture of fibroblasts in a biomatrix. Thus, the method of the present invention provides the advantage that sufficient cellular material can be utilized for the production of dermal and / or skin equivalents with low starting amounts of fibroblasts.
本発明のもう一つの実施態様は、その機能、その形態学及び/又はその分化状態を検査すべき皮膚繊維芽細胞を、前記の3次元的バイオマトリックス中に導入し、培養し、かつこの場合に及び/又はその後に検査することを意図している。従って本発明は、皮膚繊維芽細胞の使用下に実施されるスクリーニング−及び診断法にも関し、この際、繊維芽細胞を前記の方法によって培養し、かつこの際及び/又はそれに引き続き、例えば薬物学的、腫瘍学的、毒物学的、生理学的、形態学的及び/又は分子生物学的パラメータを検査することができる。このバイオマトリックスは、培養すべき繊維芽細胞と共にヒト又は動物コラーゲンからのコラーゲン溶液から構成されている骨格、即ち組織典型的なマトリックス蛋白質を含有している。このコラーゲン−繊維芽細胞−ゲルを、本発明により好ましくは1〜2日の液中培養に供する。 Another embodiment of the present invention is that dermal fibroblasts whose function, morphology and / or differentiation state are to be examined are introduced into the three-dimensional biomatrix, cultured, and in this case Intended to be tested at and / or after. The invention therefore also relates to screening and diagnostic methods carried out in the use of dermal fibroblasts, in which the fibroblasts are cultured according to the method described above and / or subsequently, e.g. Can be examined for clinical, oncological, toxicological, physiological, morphological and / or molecular biological parameters. This biomatrix contains a skeleton that is composed of a collagen solution from human or animal collagen along with the fibroblasts to be cultured, ie a tissue-typical matrix protein. This collagen-fibroblast-gel is preferably subjected to submerged culture for 1-2 days according to the present invention.
本発明のもう一つの有利な実施形では、皮膚繊維芽細胞を、3次元的バイオマトリックス中で前記のように培養すると、引き続き真皮等価物を得ることができる。本発明との関連で「真皮等価物」とは、コラーゲン及び繊維芽細胞から形成された充分に本来の真皮に一致している結合組織様の層であると理解される。このために、ゲルの前記のインキュべーシヨンの1〜3日後、有利には2日後に、ケラチノサイト、皮膚の肝細胞又はケラチノサイトの前駆細胞、特に好ましくはヒトバイオプシー組織からの前培養された、未分化のケラチノサイト−幹細胞を、このゲル上に接種し、KBM−培地で上層し、1〜3日間の液中培養に供する。ケラチノサイト層の完全分化は、CaCl2約1.8ミリモル/l−含有KBM−培地(hEGF及びBPEなし)中でのエアーリフト−培養によって達成される。本発明との関連で「エアーリフト−培養(Airlift-Kultur)」とは、栄養培地水準の高さが、バイオマトリックスの高さに正確に合わされており、他方、ケラチノサイト又はケラチノサイトにより形成される細胞層は、栄養培地水準の上に存在し、かつ栄養培地によって覆われていない、即ち培養が空気−栄養培地限界層のところで行われる培養を意味し、この際、培養液の供給は下から行われる。このために、24−ウエルマイクロ滴定プレートからのインサート(Insert)を、各々3.5cmの直径を有する6ウエルマイクロ滴定プレートのウエル中に移す。有利に12〜14日のエアーリフト培養の後に、皮膚典型的な、真皮等価物及び表皮等価物から成る試験管内完全皮膚モデルが生じ、これは本発明によるテスト法のために有利に使用することができる。 In another advantageous embodiment of the invention, dermal fibroblasts can be subsequently cultured in a three-dimensional biomatrix as described above to subsequently obtain a dermal equivalent. In the context of the present invention, a “dermal equivalent” is understood to be a connective tissue-like layer formed from collagen and fibroblasts that is well matched to the original dermis. For this purpose, after 1 to 3 days, preferably 2 days, after said incubation of the gel, keratinocytes, skin hepatocytes or keratinocyte progenitors, particularly preferably pre-cultured, uncultured from human biopsy tissue Differentiated keratinocyte-stem cells are inoculated on this gel, overlaid with KBM-medium and subjected to submerged culture for 1-3 days. Complete differentiation of keratinocytes layer, air lift in CaCl 2 to about 1.8 mmol / l-containing KBM- medium (without hEGF and BPE) - is achieved by culture. In the context of the present invention, “Airlift-Kultur” means that the height of the nutrient medium level is precisely matched to the height of the biomatrix, whereas the cells formed by keratinocytes or keratinocytes Layer means a culture that is above the nutrient medium level and is not covered by the nutrient medium, i.e. the culture is carried out in the air-nutrient medium limiting layer, with the supply of the culture medium from below. Is called. For this, the inserts from the 24-well microtiter plate are transferred into the wells of a 6 well microtiter plate, each having a diameter of 3.5 cm. Preferably after 12-14 days of airlift culture, an in vitro complete skin model consisting of skin-typical, dermal and epidermal equivalents is produced, which is advantageously used for the test method according to the invention. Can do.
その後、繊維芽細胞を含有するバイオマトリックス上に、ケラチノサイト又はケラチノサイト−幹細胞を接種する。「ケラチノサイト」とは、角化扁平上皮を形成する表皮の細胞又は動物又はヒト由来であってよい遺伝技術的に変じられた角化細胞(Keratinocyten)又はその前駆物であると理解される。無傷の角化され、良好に分化された表皮の形成は、使用ケラチノサイト中の基底幹細胞の割合に著しく依存するので、コラーゲンゲル上に接種されたケラチノサイトは、ヒトバイオプシー組織からのできるだけ未分化のケラチノサイト−幹細胞、即ちサイトケラチン19−もしくはインテグリンβ1−ポジチブ基底幹細胞であるのが有利である。この場合にこれは有利に、前培養された細胞、特に好ましくは第1又は第2細胞通過のケラチノサイトである。 Thereafter, keratinocytes or keratinocyte-stem cells are inoculated on a biomatrix containing fibroblasts. “Keratinocytes” are understood to be cells of the epidermis that form keratinized squamous epithelium or genetically altered keratinocytes which may be of animal or human origin or precursors thereof. Since the formation of intact keratinized and well differentiated epidermis is highly dependent on the proportion of basal stem cells in the keratinocytes used, keratinocytes seeded on collagen gels are as undifferentiated keratinocytes from human biopsy tissues Advantageously, they are stem cells, ie cytokeratin 19- or integrin β1-positive basal stem cells. In this case, this is advantageously a pre-cultured cell, particularly preferably a keratinocyte passing through the first or second cell.
特別好ましい実施形では、比較的高割合の、例えば0.5%、1%、2%、5%、8%又は10%のケラチノサイト−細胞ポピュレーシヨンを有する又は未分化の幹細胞のみを包含しているケラチノサイトを使用するのが有利である。特別な培養条件(特に数日間の液中培養及び引続くバイオマトリックス−系の数日間のエアーリフト−培養を包含する)及び特別な培養培地の使用下に、これらケラチノサイトは分化して多層の表皮層を生じる。更に本発明による好ましい1実施形では、ケラチノサイトの接種の前、間又は後に、他の細胞タイプ及び/又は他の組織タイプの他の細胞をこのバイオマトリックス上に、例えば免疫系細胞上に接種することができることも意図されている。真皮等価物が、培養期間の過程で未定義の収縮プロセスに供されないことが有利に達成される。 Particularly preferred embodiments include only relatively high proportions of keratinocyte-cell populations having a relatively high proportion, for example 0.5%, 1%, 2%, 5%, 8% or 10% or undifferentiated stem cells. It is advantageous to use keratinocytes. Under special culture conditions (especially involving several days of submerged culture and subsequent biomatrix-system several days of airlift-culture) and the use of special culture media, these keratinocytes differentiate into a multi-layered epidermis Produces a layer. Furthermore, in a preferred embodiment according to the invention, other cells types and / or other cells of other tissue types are inoculated on this biomatrix, for example on immune system cells, before, during or after inoculation of keratinocytes. It is also intended to be able to. It is advantageously achieved that the dermal equivalent is not subjected to an undefined contraction process during the culture period.
従って本発明は、真皮等価物及び表皮等価物から成っている皮膚典型的な、有利にヒトの3次元的試験管内皮膚等価物及びこの皮膚等価物並びにその成分の製造、培養及び使用のための方法にも関する。試験管内皮膚等価物とも称される皮膚典型的な完全皮膚モデルは、殊に皮膚科学及びアレルギ−学で、物質、例えば潜在的な医薬品又は化粧品又は作用因子、例えば光及び熱の薬物学的作用、殊に刺激−、毒性−及び炎症作用に関して及びその認容性に関して検査するためのテスト皮膚として使用することができる。 Accordingly, the present invention provides for the production, culture and use of skin typical and preferably human three-dimensional in vitro skin equivalents and their skin equivalents and components thereof consisting of dermal equivalents and epidermal equivalents. Also related to the method. Skin, also referred to as in vitro skin equivalent, is a typical complete skin model, especially in dermatology and allergology, where substances such as potential pharmaceuticals or cosmetics or agents such as pharmacological effects of light and heat In particular, it can be used as a test skin to test for irritation-, toxicity- and inflammatory effects and for their tolerability.
本発明のもう一つの実施態様には、好ましくCaco2−細胞又は腸上皮細胞又は他のヒト細胞系から成る3次元的ヒト試験管内−腸テスト系を製造するための、腸繊維芽細胞と本発明により得られるバイオマトリックスとを一緒に培養することが包含される。腸繊維芽細胞は、殊に動物又はヒト由来の腸組織中に当然存在する又は遺伝学的に変じられた繊維芽細胞又はその前駆細胞である。本発明による腸繊維芽細胞−含有バイオマトリックスの製造のために、コラーゲン溶液に、有利に4℃で、量比1:1で、有利に2倍濃縮された細胞培養培地、緩衝液、特にHepes−緩衝液及び血清、有利に血清10%及び有利に腸繊維芽細胞、殊に前培養された腸繊維芽細胞1.5×105/mlを含有しているゲル溶液とも称される溶液を添加し、かつ良好に混合する。この混合物は、温度を室温まで又は37℃まで高めることによってゲル化される。コラーゲンゲル中の腸繊維芽細胞の引き続く培養は、液中培養で行うのが有利である。この繊維芽細胞含有バイオマトリックスを37℃でインキュベートする。 Another embodiment of the present invention includes intestinal fibroblasts and the present invention for producing a three-dimensional human in vitro-intestinal test system, preferably consisting of Caco2-cells or intestinal epithelial cells or other human cell lines. Culturing together with the biomatrix obtained by Intestinal fibroblasts are fibroblasts or precursor cells that naturally exist or have been genetically altered, especially in intestinal tissue of animal or human origin. For the production of the intestinal fibroblast-containing biomatrix according to the invention, the cell culture medium, buffer, in particular Hepes, preferably concentrated in collagen solution at 4 ° C., preferably in a volume ratio of 1: 1, preferably twice. A solution also referred to as a gel solution containing buffer and serum, preferably 10% serum and preferably intestinal fibroblasts, in particular 1.5 × 10 5 / ml of pre-cultured intestinal fibroblasts Add and mix well. This mixture is gelled by raising the temperature to room temperature or to 37 ° C. The subsequent cultivation of the intestinal fibroblasts in the collagen gel is advantageously carried out in a liquid culture. This fibroblast-containing biomatrix is incubated at 37 ° C.
本発明のもう一つの課題は、本発明によるバイオマトリックス及びこのバイオマトリックス中及び/又は上で培養された生体細胞を含有している試験管内テスト系である。本発明は特に、ヒト又は動物の体の病因性及び/又は寄生微生物に帰因する伝染病及び/又は病気の分析及び診断のために使用することのできる試験管内テスト系、変性されたヒト及び動物細胞の分析及び診断のための試験管内テスト系、遺伝学的に変じられたヒト及び動物細胞の分析又は診断のための試験管内テスト系及び感染防止剤及び腫瘍に対する医薬品、殊に静細胞剤の検査及び試験のための試験管内テスト系並びに感染した組織、例えば、腸、肝臓、皮膚、角膜、気管及び粘膜の3次元的な動物の試験管内−臓器−及び組織モデルに関する。 Another subject of the invention is an in vitro test system comprising a biomatrix according to the invention and living cells cultured in and / or on the biomatrix. The present invention particularly relates to in vitro test systems that can be used for the analysis and diagnosis of infectious diseases and / or diseases attributed to the pathogenesis and / or parasitic microorganisms of the human or animal body, modified humans and In vitro test systems for the analysis and diagnosis of animal cells, in vitro test systems for the analysis or diagnosis of genetically altered human and animal cells, and anti-infection agents and drugs for tumors, especially static cell agents And in vitro test systems for inspecting and testing of animals and three-dimensional animal in vitro-organ- and tissue models of infected tissues such as intestine, liver, skin, cornea, trachea and mucosa.
検査すべき細胞を、好ましくは本発明により製造された3次元ゲル状の結合組織類似のバイオマトリックス中で培養し、そこで増殖させることができる。このバイオマトリックスは、コラーゲン溶液から構成されるコラーゲンからの骨格、即ち組織典型的なマトリックス蛋白質中に又はその上に、培養すべき細胞を含有している。所望の組織タイプに応じて、付加的に更なる他の細胞タイプ、特に他の原初細胞をこのバイオマトリックス上に施与することができる。特異的な培養条件及び特異的な培養培地の使用下に、好ましくこのバイオマトリックス中に含有されている細胞及び好ましくこのバイオマトリックス上に施与された他の細胞タイプを分化させて、多層の3次元的動物組織−又は臓器テストモデルにすることができる。本発明による動物試験管内組織−又は臓器テスト系と寄生又は病原性微生物とのこのような共培養は、感染プロセス自体をも、相応する類臓器細胞系の防御反応をも研究する可能性を提供する。例えば多量の感染された細胞物質及び病原体自体を得ることができる。次いで、得られたこの物質は、慣用の組織学的、生化学的、分子生物学的又は免疫学的方法を用いて、例えば感染した細胞の形態学的変化、病原体、例えば毒素による特異物質又は抵抗の発現のために重要である蛋白質の放出又は羅病細胞による特異物質、例えば防御反応としてのインターロイキンの放出を正確に研究するため又は転写−及び/又は発現プロフィル(それに基づき、例えば抗感染剤の開発のための標的としての病毒性要因を同定することができる)を得るために、更に分析することができる。 The cells to be examined can preferably be cultured and grown there in a three-dimensional gel-like connective tissue-like biomatrix produced according to the invention. This biomatrix contains the cells to be cultured in or on the scaffold from collagen, i.e. tissue typical matrix protein composed of collagen solution. Depending on the desired tissue type, additional other cell types, in particular other primordial cells, can be applied on this biomatrix. Using specific culture conditions and the use of specific culture media, the cells contained in this biomatrix and other cell types, preferably applied on this biomatrix, are differentiated to obtain a multilayer 3 It can be a dimensional animal tissue or organ test model. Such co-culture of animal in vitro tissue- or organ test systems and parasitic or pathogenic microorganisms according to the present invention offers the possibility to study both the infection process itself and the protective response of the corresponding organ cell systems. To do. For example, large amounts of infected cellular material and the pathogen itself can be obtained. This resulting material is then used, for example, by histological, biochemical, molecular biological or immunological methods, such as morphological changes in infected cells, pathogens such as specific substances due to toxins or To accurately study the release of proteins that are important for the expression of resistance or the release of specific substances by diseased cells, such as interleukins as a defense response, or transcription-and / or expression profiles (based on eg anti-infection Can be further analyzed to obtain a pathogenic agent as a target for drug development).
本発明の好ましい1実施態様には、本発明により製造された3次元的試験管内−組織−又は臓器−テスト系と病原性又は寄生微生物との共培養も包含される。本発明との関連で、「病原性又は寄生微生物」(ここでは感染性作用因子とも称される)とは、真核及び原核微生物の双方、例えば、マクロ生体、殊にヒト又は動物生体を攻撃し、これら生体の組織中又は上で生き、これら生体の感染をもたらすことがありうるが、必然的にそれをもたらすべきではない、細菌、真菌、原虫、ビロイド、プリオン又はウイルスであると理解される。本発明との関連で、概念「共培養(Cokultivierung)」とは、有利に試験管内で行われる、動物細胞及び微生物の双方にとって好適な同じ環境下での、例えば物質代謝出発物質及び−生成物質の供給及び排出下での、動物細胞及び微生物の生活機能の同時的維持と、殊に細胞及び微生物の同時的増殖をも意味する。 One preferred embodiment of the present invention includes co-culture of a three-dimensional in vitro-tissue- or organ-test system produced according to the present invention with pathogenic or parasitic microorganisms. In the context of the present invention, “pathogenic or parasitic microorganisms” (also referred to herein as infectious agents) attack both eukaryotic and prokaryotic microorganisms, eg macro organisms, in particular human or animal organisms. However, it is understood to be a bacterium, fungus, protozoan, viroid, prion or virus that lives in or on the tissues of these organisms and may cause infection of these organisms, but not necessarily. The In the context of the present invention, the concept “Cokultivierung” is preferably performed in vitro, for example in the same environment suitable for both animal cells and microorganisms, for example substance metabolism starting materials and -product substances It also means the simultaneous maintenance of the vital functions of animal cells and microorganisms, in particular the simultaneous growth of cells and microorganisms, under the supply and discharge of water.
本発明のもう一つの実施態様で、特に共培養法と結びついた、本発明により製造された試験管内−組織−又は臓器テスト系の使用下に、化学物質、殊に抗感染剤又は作用因子の感染プロセスもしくは病原性微生物の成長に対する作用を研究することができる。本発明との関連で、概念「作用因子(Agens)」には、殊に化学的、生物学的又は物理学的手段、例えば生体細胞上に潜在的作用を及ぼすことのできる光又は熱も包含される。 In another embodiment of the present invention, the use of chemicals, in particular anti-infective agents or agents, in particular in the use of an in vitro-tissue- or organ test system produced according to the present invention, associated with a co-culture method. The effects on the infection process or the growth of pathogenic microorganisms can be studied. In the context of the present invention, the concept “Agens” includes in particular chemical, biological or physical means, for example light or heat that can exert a potential action on living cells. Is done.
本発明の好ましい1実施形には、変性された細胞の分析が包含される。本発明との関連で、概念「変性された」には、正常細胞の全ての変化、例えば細胞多形成、赤血球不同症、核多形成、多色素血症、破壊された核−形質−関係及び破壊された分化又は脱分化をもたらし、かつ細胞の脱調整成長をもたらすことのできる異数性(Aneuploidie)が包含され、殊に悪性腫瘍の細胞に関係する。殊に前記の組織又は臓器の変性された細胞から、多量の変性された細胞物質を得るための試験管内−組織−又は臓器テスト系が構成される。得られたこの物質は、特異物質の放出を検査し、かつ転写−及び発現プロフィルを得るために、慣用法で、例えば組織学的、生化学的、分子生物学的又は免疫学的方法で更に分析される。変性された細胞から構成された試験管内組織−又は臓器テスト系を用いて、医薬品の及び医薬品として潜在的に好適である物質の、殊に細胞分割を抑制する能力に関する作用効果が検査される。 One preferred embodiment of the present invention involves the analysis of denatured cells. In the context of the present invention, the concept “denatured” includes all changes in normal cells, such as cell pluripotency, erythropoiesis, nucleation, polychromemia, disrupted nucleo-trait-relationship and Included are aneuploidies that can lead to disrupted differentiation or dedifferentiation and can lead to deregulated growth of cells, and are particularly relevant to cells of malignant tumors. In particular, an in vitro-tissue- or organ test system for obtaining a large amount of denatured cellular material from the denatured cells of the tissue or organ is constructed. This obtained substance is further examined in a conventional manner, for example histological, biochemical, molecular biological or immunological methods, in order to examine the release of specific substances and to obtain a transcriptional and expression profile. Be analyzed. In vitro tissue- or organ test systems composed of denatured cells are used to examine the effects of drugs and substances that are potentially suitable as drugs, in particular with regard to their ability to inhibit cell division.
本発明の好ましい1実施形では、患者特異的に変性された細胞が、患者の特別な腫瘍疾病に対する治療可能性を研究するための試験管内−組織−又は臓器テスト系の確立のために使用される。 In one preferred embodiment of the present invention, patient-specifically modified cells are used to establish an in vitro-tissue- or organ test system for studying the therapeutic potential of a patient for a particular tumor disease. The
本発明の好ましい1実施形では、殊に前記の組織又は臓器の遺伝学的に変じられた細胞の検査が意図されている。本発明との関連で、概念「遺伝学的に変じられた細胞」には、遺伝技術的方法を用いて操作された(この際、異種−DNA及び/又は−RNAが細胞中に取り入れられたか又は特有のDNA及び/又は−RNAが、例えば欠失、逆位及び付加によって修飾された)全ての細胞が包含される。特別好ましい1実施形では、患者特異的な疾病の遺伝学的治療を考慮して、遺伝的に変じられた細胞を、試験管内で殊にそれらの機能についてテストすることを意図しており、この際、試験管内−組織−又は臓器テスト系は、このような遺伝学的に変じられた細胞の使用下に確立される。 In a preferred embodiment of the invention, it is intended in particular for the examination of genetically altered cells of said tissue or organ. In the context of the present invention, the concept “genetically altered cell” has been manipulated using genetic engineering methods (whether heterologous-DNA and / or RNA has been incorporated into the cell). Or all cells in which the unique DNA and / or -RNA has been modified, for example by deletions, inversions and additions. One particularly preferred embodiment is intended to test genetically altered cells, particularly for their function in vitro, in view of the genetic treatment of patient-specific diseases. In contrast, in vitro-tissue- or organ test systems are established using the use of such genetically altered cells.
最後に、本発明のもう一つの課題は、本発明によるコラーゲンを、組織等価物又は−代用物の製造のため、臓器等価物又は−代用物の製造のため又は試験管内テスト系の製造のために使用することである。 Finally, another subject of the present invention is the use of the collagen according to the invention for the production of tissue equivalents or -substitutes, for the production of organ equivalents or -substitutes or for the production of in vitro test systems. Is to use.
実施例
次の図及び実施例につき本発明を詳述するが、本発明はこれによって限定されると理解すべきではない。
EXAMPLES The present invention will be described in detail with reference to the following figures and examples, which should not be construed as limiting the invention.
図1は、本発明により製造されたバイオマトリックス中/上で45日後の繊維芽細胞培養物の組織を示している。 FIG. 1 shows the tissue of a fibroblast culture after 45 days in / on a biomatrix produced according to the present invention.
例1:コラーゲン含有組織からのコラーゲンの単離
コラーゲン含有繊維の単離
コラーゲン溶液の製造のために、コラーゲン含有組織として、ラットの尾からの腱を使用する。全ての作業を、無菌条件下で無菌の材料を用いて実施する。−20℃で貯蔵の後にラットの尾を70%アルコールを用いて表面消毒をする。ラットの尾の皮膚を取り除き、個々のコラーゲン繊維を引き抜く。他の出発組織を使用する場合には、場合により存在する細胞を注意深く、機械的、酵素的又は化学的処理によって除去することができる。
Example 1: Isolation of Collagen from Collagen-Containing Tissue Isolation of Collagen-Containing Fibers For the production of collagen solutions, tendons from rat tails are used as collagen-containing tissues. All operations are performed with aseptic material under aseptic conditions. After storage at −20 ° C., the rat tail is surface disinfected with 70% alcohol. The rat tail skin is removed and individual collagen fibers are drawn. If other starting tissues are used, optionally present cells can be carefully removed by mechanical, enzymatic or chemical treatment.
コラーゲン繊維を、燐酸緩衝塩溶液(PBS)(pH7.2)中に集め、70%アルコール中で約10分間表面消毒を行い、引き続きPBSで徹底的に洗浄する。繊維の重量を測定する。 Collagen fibers are collected in phosphate buffered saline (PBS) (pH 7.2), surface disinfected in 70% alcohol for about 10 minutes, and then thoroughly washed with PBS. Measure the weight of the fiber.
マトリックス蛋白質の抽出
マトリックス蛋白質の抽出のために、繊維を高濃度尿素溶液中に移す;最終濃度は9モル/lである。このバッチを約4℃で約24時間撹拌する。引き続き、溶けなかったコラーゲン分を、遠心(1000Upm、1時間、8℃)により除去する。いまやコラーゲンは、繊維−、骨格−又はマトリックス形中ではなく、溶液中に存在する。
Extraction of matrix protein For extraction of matrix protein, the fibers are transferred into a high concentration urea solution; the final concentration is 9 mol / l. The batch is stirred at about 4 ° C. for about 24 hours. Subsequently, the undissolved collagen is removed by centrifugation (1000 Upm, 1 hour, 8 ° C.). Collagen is now present in solution rather than in fiber-, skeleton- or matrix form.
ゲル−濾過
遠心を用いる分離のために選択的に、コラーゲン溶液を他のバッチ中でゲル濾過に供する。このために、抽出の後に尿素含有コラーゲン溶液約50mlを、SuperoseTM12(GEHealthcare)に一致するパッキングを有する1.6リットルカラム(直径:6cm、高さ:60cm)上に加え、約25ml/hの流過速度で溶離させる。各々10mlの100フラクシヨンを集める。所望の蛋白質組成に応じて、複数のフラクシヨンを再び合一させ、他を捨てる。
Gel-filtration Optionally, the collagen solution is subjected to gel filtration in other batches for separation using centrifugation. For this purpose, after extraction, about 50 ml of urea-containing collagen solution is added onto a 1.6 liter column (diameter: 6 cm, height: 60 cm) with a packing consistent with Superose ™ 12 (GE Healthcare) and about 25 ml / h. Elute at a flow rate of. Collect 10 ml of 100 fractions each. Depending on the desired protein composition, the fractions are combined again and the others are discarded.
グラジエント透析
コラーゲン溶液中の尿素の除去のために、水に対するグラジエント透析を実施する。尿素9モル/lから開始して、4℃で7日間かかって、PBS中の尿素0モル/lになるまで透析を実施する。この場合に、相応する分析が示しているように、コラーゲンは充分に復元される。
Gradient dialysis Gradient dialysis against water is performed to remove urea in the collagen solution. Dialysis is performed starting at 9 mol / l urea and taking 7 days at 4 ° C. until 0 mol / l urea in PBS. In this case, the collagen is fully restored, as the corresponding analysis shows.
凍結乾燥
もう一つのバッチ中で、この透析から得られた尿素不含のコラーゲンフラクシヨンを自体公知の方法で凍結乾燥させて、それを保存可能にする。
Freeze-drying In another batch, the urea-free collagen fraction obtained from this dialysis is freeze-dried in a manner known per se to make it storable.
例2:単離されたマトリックス蛋白質の特徴付け
本発明により得られ、ゲル濾過により分別され、かつ水に対するグラジエント透析によって尿素の除かれたコラーゲン蛋白質の構造を、生物物理学的に特徴付けた。
Example 2: Characterization of isolated matrix protein The structure of a collagen protein obtained according to the present invention, fractionated by gel filtration and free of urea by gradient dialysis against water was biophysically characterized.
CD−分光法
蛋白質構造の検査のために、円二色性−分光法(CD)を用いる。いわゆる「三重らせん」の特徴的スペクトルが明らかになる。これは、217〜227nmの小さい負の吸収帯及び場合によっては200nm付近の可視の僅かな強度の負の吸収帯によって特徴付けられる典型的な「シグネチャ(Signatur)」を示す。これらのスペクトルは明らかに、無秩序構造("ランダムコイル")、α−へリックス又はβ−プリーツシート−構造のコラーゲン蛋白質のCD−スペクトルとは異なっている。三重らせん構造は、水溶液中で支配的であるコラーゲンIに典型的であり;単離されたコラーゲンの大部分は、水中でフォールディングして当初の本来の構造になる。
CD-spectroscopy Circular dichroism-spectroscopy (CD) is used for examination of protein structure. The characteristic spectrum of the so-called “triple helix” is revealed. This shows a typical “signatur” characterized by a small negative absorption band of 217-227 nm and possibly a visible slight intensity negative absorption band around 200 nm. These spectra are clearly different from the CD-spectrum of collagen proteins of disordered structure (“random coil”), α-helix or β-pleated sheet structure. The triple helix structure is typical for collagen I, which is dominant in aqueous solution; the majority of the isolated collagen folds in water to the original native structure.
もう一つのバッチ中で、本発明により得られるコラーゲンを凍結乾燥させ、引き続き再び水中に溶解させ、CD−分光法に供した。凍結乾燥されたコラーゲンから製造されたコラーゲン溶液も、特徴的な三重らせん構造を有することが明らかである。本発明により製造され、凍結乾燥されたコラーゲンは、高い水溶性を示し、この場合にコラーゲンの天然構造が回復不能に破壊されることはない。この特性は、従来、天然源のコラーゲンでは達成できなかった。 In another batch, the collagen obtained according to the invention was lyophilized and subsequently dissolved again in water and subjected to CD-spectroscopy. It is clear that collagen solutions made from lyophilized collagen also have a characteristic triple helical structure. Collagen produced according to the present invention and lyophilized exhibits high water solubility, in which case the natural structure of the collagen is not irreparably destroyed. This property has not previously been achieved with natural source collagen.
UV−分光法
CD−結果の証明のために、単離されたコラーゲンフラクシヨンのUV−スペクトルを190〜320nmの範囲で測定した。このUV−スペクトルは、CD−スペクトルの分析を確証する。種々異なる蛋白質構造の間に平衡が存在する。即ち、蛋白質濃度が2倍になると、スペクトルの特徴的ピークは半分になったことが明らかであり;この平衡は択一的立体配座の方にシフトする。
UV-spectroscopy For demonstration of CD-results, the UV-spectrum of isolated collagen fractions was measured in the range of 190-320 nm. This UV-spectrum confirms the analysis of the CD-spectrum. There is an equilibrium between the different protein structures. That is, it is clear that when the protein concentration is doubled, the characteristic peak of the spectrum has been halved; this equilibrium shifts towards an alternative conformation.
比較実験で、慣用の酢酸抽出を用いて得られるコラーゲン水溶液を調査した。慣用の酢酸抽出物とは反対に、本発明により得られるコラーゲンは、UV−スペクトルで特徴的なアミノ酸残基を示す。これには、特に213nmの波長でのヒスチジンが挙げられる。これにより、有利に客観的な分光法及び光度測定法を用いる、本発明により得られるコラーゲンの直接的濃度測定が可能となる。 In a comparative experiment, the aqueous collagen solution obtained using conventional acetic acid extraction was investigated. Contrary to conventional acetic acid extracts, the collagen obtained according to the invention shows characteristic amino acid residues in the UV-spectrum. This includes in particular histidine at a wavelength of 213 nm. This enables a direct concentration measurement of the collagen obtained according to the invention, advantageously using objective spectroscopy and photometric methods.
生化学的特徴付け
もう一つのバッチ中で、本発明により得られるコラーゲンがグリコシル化されているか否かを検査した。O−グルカナーゼを用いる酵素分解によって、場合によって存在するO−グリコシル化を分断した。引き続き、こうして得られた蛋白質を2次元ゲル電気泳動により分離し、クマシーで染色した。等電点電気泳動は、本発明により得られるコラーゲンが脱グルコシル化の前に、4.5〜6のpI−領域内(等電位点)に局在することを示している。理論的に期待される値は、5.5である。脱グルコシル化の後に、分割された糖を示す特徴的な「斑点(Schmier)」が明らかである。脱グルコシル化にも関わらず、蛋白質の等電点は保持され、分子量は相応して減少する。
Biochemical characterization In another batch, it was examined whether the collagen obtained according to the invention is glycosylated. Enzymatic degradation with O-glucanase disrupted the possibly present O-glycosylation. Subsequently, the proteins thus obtained were separated by two-dimensional gel electrophoresis and stained with Coomassie. Isoelectric focusing shows that the collagen obtained according to the present invention is localized in the pI-region (isopotential point) of 4.5-6 before deglucosylation. The theoretically expected value is 5.5. After deglucosylation, the characteristic “Schmier” showing the resolved sugar is evident. Despite deglycosylation, the isoelectric point of the protein is retained and the molecular weight is correspondingly reduced.
例3:バイオマトリックスの製造
コラーゲン溶液16mlを、50ml−遠心分離管中に入れ、氷上に置いた。それぞれ600μlを、24ウェルを有するマイクロ滴定プレートのウェル(各ウェルの直径は10mm)中に注意深く注入した。37℃で2分間のインキュベーシヨンにより、混合物のゲル化が行われる。
Example 3: Preparation of biomatrix 16 ml of collagen solution was placed in a 50 ml-centrifuge tube and placed on ice. Each 600 μl was carefully injected into a well of a microtiter plate with 24 wells (each well has a diameter of 10 mm). The mixture is gelled by incubation at 37 ° C. for 2 minutes.
その上で培養すべき細胞の接種の前に、先ず注意深く、マイクロ滴定プレートのウェル中の及びゲルから培地を吸引除去する。 Prior to inoculation of cells to be cultured thereon, first carefully aspirate the medium in the wells of the microtiter plate and from the gel.
例4:繊維芽細胞培養物の製造
例3により製造されたバイオマトリックスの機能的特徴付けのために、繊維芽細胞をマトリックス上で培養した。比較バッチとして、公知方法(酢酸−抽出)で製造されたマトリックスを使用した。
Example 4: Preparation of fibroblast cultures For functional characterization of the biomatrix produced according to Example 3, fibroblasts were cultured on the matrix. As a comparative batch, a matrix produced by a known method (acetic acid-extraction) was used.
繊維芽細胞の取得のために、自体公知の方法を使用した。個々には、ヒト提供者皮膚(包皮)をジスパーゼ(Dispase)−溶液と共にインキュベートし、引き続きトリプシン溶液で処理した。酵素で前処理された組織片から、表皮層を剥ぎ取り、引き続き解剖刀を用いて真皮を細断し、コラーゲナーゼタイプ4(500U/ml)中、37℃で、30〜45分間インキュベートした。引き続き、上澄みの吸引除去下に、1000rpmで5分間遠心した。ペレットをDMEM+FCS10%中に再懸濁させ、改めて遠心した。上澄みの吸引除去後にペレットをDMEM2ml+FCS10%中に入れ、非コートの細胞培養瓶中に移した。1〜2日の培養の後に、付加的にDMEM10〜15ml+FCS10%を供給し、更に培養した。3日毎に培地交換を実施した。通常の細胞培養条件(37℃及び5%CO2−雰囲気)下に、水蒸気飽和されたインキュベーター中で培養を行った。 For obtaining fibroblasts, a method known per se was used. Individually, human donor skin (foreskin) was incubated with Dispase-solution and subsequently treated with trypsin solution. The epidermis layer was peeled off from the tissue piece pretreated with the enzyme, and then the dermis was shredded using an anatomical knife and incubated in collagenase type 4 (500 U / ml) at 37 ° C. for 30 to 45 minutes. Subsequently, centrifugation was performed at 1000 rpm for 5 minutes while removing the supernatant. The pellet was resuspended in DMEM + FCS 10% and centrifuged again. After removing the supernatant by aspiration, the pellet was placed in 2 ml DMEM + 10% FCS and transferred into an uncoated cell culture bottle. After 1-2 days of culture, 10-15 ml of DMEM + 10% FCS was additionally supplied and further cultured. The medium was changed every 3 days. Cultivation was performed in a steam saturated incubator under normal cell culture conditions (37 ° C. and 5% CO 2 -atmosphere).
比較バッチ中で、繊維芽細胞を継代培養させ、細胞1×104/mlの濃度で、ゲル注入溶液(細胞培養培地、血清及び緩衝液から成る)中に入れ、酢酸抽出により得られたコラーゲン溶液中にピペット導入する。ピペット/スポイトを用いて、混合物を取り出し、同時に混合し、かつ各500μlを24−ウエル−プレート中にピペット導入した。その後、ゲルの完全ゲル化を可能とするために、インキュベーター中、37℃で5分間、ゲルのインキュベーシヨンを行った。このゲルの完全ゲル化の後に、これに1ウエル当たりDMEM約1.5ml+FCS10%+ゲンタマイシン1%を加え、標準培養条件下で培養した。1週間後に、比較バッチ中で培養物の著しい収縮が観察された。約18日の培養時間の後に、比較バッチ中での実験は、強すぎる収縮の故に中断しなければならなかった。 In a comparative batch, fibroblasts were subcultured and placed in a gel injection solution (consisting of cell culture medium, serum and buffer) at a concentration of 1 × 10 4 cells / cell and obtained by acetic acid extraction. Pipette into collagen solution. Using a pipette / dropper, the mixture was removed, mixed at the same time, and 500 μl of each was pipetted into a 24-well plate. Thereafter, in order to allow complete gelation of the gel, the gel was incubated at 37 ° C. for 5 minutes in an incubator. After complete gelation of this gel, about 1.5 ml of DMEM per well + 10% FCS + 1% gentamicin was added to this gel and cultured under standard culture conditions. After one week, significant shrinkage of the culture was observed in the comparison batch. After a culture time of about 18 days, the experiment in the comparison batch had to be interrupted due to too strong contraction.
これに反して本発明によるバッチでは、本発明により得られるバイオマトリックスを差し当たりゲル化し、引き続きその上に、継代培養後の細胞を、ゲル注入溶液中の細胞1×104/mlの濃度で繊維芽細胞−懸濁液として加えた。次いで、自体公知の方法で(比較実験参照)培養した。40日に渡る培養時間の後に、生体染色法により、繊維芽細胞が良好に成長したことが確認できた。顕微鏡観察及び組織染色法(ヘマトキシリン−イオシン)によって、この成長は60日後にも明らかに観察でき、可視化することができた。組織染色法から、このバイオマトリックスからの繊維芽細胞が新規マトリックスを合成したことも明らかである(図1)。 On the other hand, in the batch according to the invention, the biomatrix obtained according to the invention is gelled for the time being and subsequently the subcultured cells are added at a concentration of 1 × 10 4 cells / ml in the gel injection solution. As a fibroblast-suspension. Subsequently, the cells were cultured by a method known per se (see comparative experiment). After a culture time of 40 days, it was confirmed that the fibroblasts grew well by the vital staining method. This growth could be clearly observed and visualized after 60 days by microscopic observation and tissue staining (hematoxylin-iocin). From tissue staining, it is also clear that fibroblasts from this biomatrix have synthesized a new matrix (FIG. 1).
例5:多層の試験管内皮膚モデルの製造
ヒト繊維芽細胞及び原初ケラチノサイトから成る皮膚モデルを製造した。
Example 5: Production of a multilayer in vitro skin model A skin model consisting of human fibroblasts and primordial keratinocytes was produced.
例4におけると同様にしてヒト繊維芽細胞を得た。ケラチノサイトの取得は次のように行われる:酵素処理された組織片から分離された表皮を、更なるトリプシン−処理に供し、引き続き機械的に細断した。機械的に細断された表皮粒子を、特別なケラチノサイト培地中に入れ、かつ/又はトリプシンインヒビターで停止させた。引き続き、細胞を1000rpmで5分間遠心し、上澄みを捨て、ペレットを注意深くケラチノサイト培地2mlで再懸濁させ、培養容器中に移す。約4時間後、無菌条件下に培地交換を行なう。引き続き2日毎に培地交換を行なう。標準培養条件下に、自体公知の方法で培養を行なう(例4参照)。 Human fibroblasts were obtained as in Example 4. The acquisition of keratinocytes is performed as follows: The epidermis separated from the enzyme-treated tissue pieces was subjected to further trypsin-treatment and subsequently mechanically shredded. Mechanically chopped epidermal particles were placed in special keratinocyte media and / or stopped with trypsin inhibitor. Subsequently, the cells are centrifuged at 1000 rpm for 5 minutes, the supernatant is discarded, the pellet is carefully resuspended with 2 ml of keratinocyte medium and transferred into a culture vessel. After about 4 hours, the medium is changed under aseptic conditions. Subsequently, the medium is changed every two days. Cultivation is performed by standard methods known per se under standard culture conditions (see Example 4).
試験管内−皮膚モデルの製造のために、本発明により得られるコラーゲン溶液(例1参照)及び細胞培養培地、血清及び緩衝液から成るいわゆるゲル注入溶液を予め準備し、氷上に置いた。先ず繊維芽細胞を継代培養させ、細胞約1×104/mlの濃度でゲル注入溶液中に入れ、直ちに気泡不含でコラーゲン溶液中にピペット導入する。ピペット/スポイトを用いて混合物を取り出し、この際、同時に混合させる。各500μlを特殊なインサートを有する24−ウエル−プレート(Fa.Nunc)中にピペット導入する。その後、37℃で5分間、インキュベーター中でゲルのインキュベーシヨンを行う。ゲルの完全ゲル化の後に、これに1ウエル当たりDMEM約1.5ml+FCS10%+ゲンタマイシン1%を加え、37℃で一晩インキュベートする。次の日に、培地の吸引除去を行う。次いでこのゲルの上にフィブロネクチン25mlを、50μg/mgの濃度でピペット導入し、このゲルを改めて約30分間インキュベーター中に置いた。 For the production of an in vitro-skin model, a collagen solution obtained according to the invention (see Example 1) and a so-called gel injection solution consisting of cell culture medium, serum and buffer were prepared in advance and placed on ice. First, fibroblasts are subcultured, placed in a gel injection solution at a concentration of about 1 × 10 4 / ml cells, and immediately pipetted into the collagen solution without bubbles. Remove the mixture with a pipette / dropper and mix simultaneously. Pipette 500 μl of each into a 24-well plate (Fa. Nunc) with a special insert. Thereafter, the gel is incubated in an incubator at 37 ° C. for 5 minutes. After complete gelation, add about 1.5 ml DMEM + 10% FCS + 1% gentamicin per well and incubate overnight at 37 ° C. On the next day, the medium is removed by suction. Then 25 ml of fibronectin was pipetted onto the gel at a concentration of 50 μg / mg, and the gel was again placed in an incubator for about 30 minutes.
その後、ケラチノサイトの接種を行う。このために前記培養液からケラチノサイトを継代培養させ、各々細胞1×105/mlを50μl/KMBr+FCS5%中で、ゲル上にピペット導入する。引き続き37℃で20分間インキュベートする。その後、このゲルをKMBr+FCS5%と共に液中培養で更に培養する。引き続く5培養日で、FCS濃度を5%から0%まで減少させる。その後このプレパラートの更なる培養を、曝気環境中で12〜14日間行う。 Then, inoculate keratinocytes. For this purpose, keratinocytes are subcultured from the culture medium, and 1 × 10 5 / ml of cells are pipetted onto the gel in 50 μl / KMr + FCS 5%. Then incubate at 37 ° C. for 20 minutes. Thereafter, this gel is further cultured in submerged culture with KMBr + FCS 5%. In subsequent 5 culture days, the FCS concentration is reduced from 5% to 0%. This further preparation is then cultured for 12-14 days in an aerated environment.
Claims (31)
a)組織からコラーゲン含有繊維を単離する工程;
b)単離されたコラーゲン含有繊維を、尿素を5〜15モル/lの最終濃度で含有している水溶液中でインキュベートし、この際、コラーゲン含有フラクシヨンを繊維から溶出させる工程;及び
c)溶解されたコラーゲン含有フラクシヨンを繊維−及び組織残分から分離して、コラーゲン含有水溶液を取得する工程;
を包含している、コラーゲン又はコラーゲンマトリックス蛋白質を単離する方法。 In a method of isolating collagen or collagen matrix protein from a collagen-containing tissue,
a) isolating collagen-containing fibers from the tissue;
b) incubating the isolated collagen-containing fibers in an aqueous solution containing urea at a final concentration of 5-15 mol / l, wherein the collagen-containing fraction is eluted from the fibers; and c) dissolution Separating the collagen-containing fraction from the fiber and tissue residue to obtain a collagen-containing aqueous solution;
A method of isolating collagen or collagen matrix protein, comprising
d)グラジエント透析を用いてコラーゲン含有フラクシヨンから尿素を分離する工程;
を包含している、請求項1に記載の方法。 Further steps:
d) separating urea from the collagen-containing fraction using gradient dialysis;
The method of claim 1, comprising:
e)コラーゲンを復元させる;
を包含している、請求項2に記載の方法。 Further steps:
e) restore collagen;
The method of claim 2, comprising:
請求項3から18までのいずれか1項に記載の方法の工程a)〜e)を実施する工程;
f)得られたコラーゲン溶液と細胞培養培地とを2:1〜1:2の割合で混合して、コラーゲン含有マトリックス前駆物溶液にする工程;及び
g)高められた温度でマトリックス前駆物溶液をゲル化して、コラーゲン含有バイオマトリックスにする工程;
を包含している、バイオマトリックスを製造する方法。 In a method for producing a biomatrix,
Implementing steps a) to e) of the method according to any one of claims 3 to 18;
f) mixing the resulting collagen solution and cell culture medium in a ratio of 2: 1 to 1: 2 to give a collagen-containing matrix precursor solution; and g) the matrix precursor solution at an elevated temperature. Gelling into a collagen-containing biomatrix;
A process for producing a biomatrix.
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